空蚀 cavitation erosion,由腐蚀和空泡联合作用引起的损伤过程。空蚀试验主要用于评价金属材料在流体介质中因空化引起的损伤及其耐空蚀性能。
今天大家来演习关于空蚀试验的试验条件及试验流程的内容。
1、试验条件
1.1 标准试验条件
1.1.1 试验介质宜采用蒸馏水或去离子水,每次试验应更换新的试验溶液。
1.1.2 如无特殊要求,试验介质温度应保持在(25±2)℃。
1.1.3 环境气压为一个标准大气压(101.3±6)kPa。如果压强发生变化,应记录下来。
1.1.4 振动空蚀试验容器中的液位高度应为(100±10)mm,试样测试面浸入溶液深度应为(12±4)mm,试样(变幅杆)应与圆柱形容器轴线同心,误差应在容器直径的 ±5% 以内,振幅为(50±2.5)μm,非金属材料振幅宜为 25μm。
1.1.5 转盘空蚀试验时,转盘槽内应注满水,转盘转速宜为(2950±150)r/min。
1.1.6 射流空蚀试验时,试验腔内应注满水并密封;试样端面与喷嘴口的距离为(15±0.2)mm,试样应与喷嘴在同一中心上,同轴度误差不超过 1mm;喷嘴入口压力宜为 10MPa~20MPa,试验空化系数宜选择 0.03。
1.2 可选试验条件
1.2.1 根据测试目的的不同,可能存在必须使用其他温度、压力和溶液的试验,此时,应在试验结果中明确记载试验条件,以及与标准试验条件(见 1.1)的偏差。
1.2.2 试验温度的变化可通过调节控温装置来实现,应对试验温度进行监测和记录。
1.2.3 为了在较高的温度或压力下,或在危险的液体下进行测试,应设计专用的试验容器,通常应在容器与变幅杆等活动结构之间进行密封。
1.2.4 当使用腐蚀性的介质(例如海水)进行试验时,宜对机械作用和电化学作用之间的协同效应进行评估。
1.2.5 对于周期性变化的试验条件,可采用脉冲或循环的方式进行试验,宜采用 60s 开、60s 关的循环方式作为基本占空比。
2、试验流程
2.1 试验前先将试样编号,然后清洗去除试样表面的油污和杂物,金属或无机非金属试样清洗后放入烘箱中在温度 105℃ 下烘干 1h,放置在干燥器中冷却到室温,取出试样后,用精度为 0.1mg 的分析天平称重,采用光学摄像记录试样的表面形貌。有机材料清洗后用冷风吹干,称重并观察记录表面形貌。
2.2 每测试一个新试样,容器应清洗干净,更换新的溶液,并提前开启控温装置,使溶液达到设定的温度值。
2.3 开启设备和计时器,调节试验参数尽快达到设定值,进行一个试验周期的测试。
2.4 在试验周期结束后,取出试样仔细清洗。金属或无机非金属试样放入烘箱中在温度 105℃ 下烘干,冷却后称重,确定失重量。重复进行清洗、干燥和称重操作,直到两次连续称重相差不超过 0.4mg 为止。试样清洗可用化学方法和超声波方法,化学方法按照 GB/T 16545。对处理后的试样记录表面形貌。
2.5 重复 2.3、2.4,进行下一个试验周期的测试。有机材料清洗后用冷风吹干,称重并观察记录表面形貌,确认有无损伤及其损伤程度,再重复 2.3、2.4,进行下一个试验周期的测试。
2.6 试验周期的确定应能使累积空蚀量与累积试验时间的关系曲线能够以合适的精度建立。通常,试验周期取决于测试材料及其耐蚀性,对于铝合金每个试验周期宜为 15min,对于纯镍宜为 30min,对于铜合金和不锈钢可选择 1h~2h,对于钨铬钴等硬质合金可选择 4h~8h。如果要准确获取材料空蚀孕育期和加速期的累积空蚀-时间曲线或者得到临界空蚀时间值,则宜缩短试验周期。
2.7 同一试样在同样的介质中测试 8h~12h,取出试样,更换新的溶液。
2.8 每个试样的平均空蚀速率达到最大值并开始减小后,可终止试验。
2.9 当有多组试样同时进行对比试验时,要保证所有的材料都达到可对比的腐蚀深度。